KR100858416B1 - 안전성이 향상된 리튬 이차전지 - Google Patents

Abstract

본 발명은 리튬 이차전지에 있어서, 양극 탭 부근의 음극판의 상단의 높이를 음극 탭 부근의 음극판의 상단의 높이보다 더 낮게 하여, 양극 탭과 음극판 상단 사이의 이격 거리를 더욱 크게 함으로써, 전지의 낙하 또는 외부의 물리적 충격에 의해 전극 리드나 전극 탭이 극성을 달리하는 다른 극판과 전기적으로 접촉함으로써 발생하는 내부 단락을 방지하여 이차전지의 안전성을 향상시키는 효과가 있다.

Description

안전성이 향상된 리튬 이차전지 {Lithium Secondary Battery of Improved Stability}

도 1은 일반적인 파우치형 폴리머 이차전지의 구성 모식도이다;

도 2는 도 1의 전지에서 전지 케이스 내면과 전극조립체의 상단면 사이의 이격 공간에서 전극 탭들과 전극 리드의 구성 상태를 보여주는 모식도이다;

도 3은 종래의 파우치형 이차전지의 전극조립체의 형상을 도시한 모식도이다;

도 4는 본 발명의 하나의 실시예에 따라 음극판에 단차가 형성되어 있는 전극판의 모식도이다;

도 5는 본 발명의 또다른 실시예에 따라 양극판 및 음극판에 단차가 형성되어 있는 전극판의 모식도이다.

도 6은 본 발명의 또다른 실시예에 따라 양극판 및 음극판에 단차가 형성되어 있고 단차 부위의 양극판의 상단 높이가 음극판의 상단 높이보다 높은 전극판의 모식도이다.

본 발명은 리튬 이차전지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 리튬 이차전지에 있어서, 양극 탭 부근의 음극판의 상단 높이를 음극 탭 부근의 음극판 상단 높이보다 낮게 하여, 양극 탭과 음극판 상단을 더욱 이격시킴으로써, 전지의 낙하 또는 외부의 물리적 충격에 의해 전극 리드나 전극 탭이 극성을 달리하는 다른 극판과 전기적으로 접촉함으로써 발생하는 내부 단락을 방지하여 안전성을 향상시킨 이차전지에 관한 것이다.

모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그에 따라 다양한 요구에 부응할 수 있는 전지에 대한 많은 연구가 행해지고 있다.

대표적으로 전지의 형상 면에서는 얇은 두께로 휴대폰 등과 같은 제품들에 적용될 수 있는 각형 전지와 파우치형 전지에 대한 수요가 높고, 재료 면에서는 에너지 밀도, 방전 전압, 안전성이 우수한 리튬 코발트 폴리머 전지와 같은 리튬 이차전지에 대한 수요가 높다.

이러한 이차전지에서 주요 연구과제 중의 하나는 안전성을 향상시키는 것이다. 일반적으로, 리튬 이차전지는 내부 단락, 허용된 전류나 전압을 초과한 충전상태, 고온에의 노출, 낙하 등에 의한 충격 등과 같은 전지의 비정상적인 작동 상태로 인해 유발될 수 있는 전지 내부의 고온 및 고압에 의해 전지의 폭발을 초래할 수 있다. 그러한 하나의 경우로서, 파우치형 이차전지는 낙하 또는 외력의 작용 등과 같은 충격시 내부 단락이 발생할 가능성이 존재한다.

도 1에는 종래의 파우치형 폴리머 이차전지의 일반적인 구조가 모식적으로 도시되어 있다.

도 1을 참조하면, 파우치형 폴리머 이차전지(100)는, 전극조립체(300), 전극조립체(300)로부터 연장되어 있는 전극 탭들(302, 304)과, 전극 탭들(302, 304)에 용접되어 있는 전극리드(400, 410), 및 상기 전지부를 수납하는 케이스(200)를 포함하는 것으로 구성되어 있다.

전극조립체(300)는 양극과 음극 사이에 개재되어 이들을 상호 절연시키는 분리막이 양극/분리막/음극 순서로 적층되어 있는 구조물이다. 전극 탭들(302, 304)은 전극조립체(300)의 각 극판으로부터 연장되어 있고, 전극리드(400, 410)는 각 극판으로부터 연장된 복수개의 전극 탭들(302, 304)과 각각 전기적으로 연결되어 있으며, 케이스(200)의 외부로 일부가 노출되어 있다. 케이스(200)는 전극조립체(300)를 수납할 수 있는 공간을 제공하며 파우치 형상을 가지고 있다. 도 1에서와 같은 적층형 전극조립체(300)의 경우, 다수의 양극 탭들(310)과 다수의 음극 탭들(320)이 각각 융착되어 전극리드(400, 410)에 함께 결합될 수 있도록, 케이스(200) 내부 상단은 전극조립체(300)로부터 이격되어 있다.

도 2에는 도 1의 이차전지에서 양극 탭들이 밀집된 형태로 융착되어 양극리드에 연결되어 있는 케이스 내부 상단의 부분 확대도가 도시되어 있다.

도 2를 참조하면, 전극조립체(300)의 양극 집전체(310)로부터 연장되어 돌출되어 있는 다수의 양극 탭들(302)은, 예를 들어, 초음파 융착법에 의해 일체로 결 합된 융착부(322)의 형태로 양극 리드(400)에 연결된다. 그러한 양극 리드(400)는 양극 탭 융착부(322)가 연결되어 있는 대향 단부(402)가 노출된 상태로 전지 케이스(200)에 의해 밀봉된다. 다수의 양극 탭들(302)이 일체로 결합되어 융착부(322)를 형성함으로 인해, 전지 케이스(200)의 내부 상단은 전극조립체(300)의 상단면으로부터 일정한 거리만큼 이격되어 있고, 융착부(322)의 양극 탭들(302)은 U자 형상을 이룬다.

따라서, 전지가 그것의 상단, 즉 양극 리드(400) 쪽으로 낙하되거나 전지의 상단에 물리적인 외력이 가해지는 경우에, 전극조립체(300)가 케이스(200)의 내면 상단으로 이동되거나 또는 상단이 짓눌려져서, 전극조립체(300)의 음극 집전판이 양극 탭(302) 또는 양극 리드(400)와 접촉되어 내부 단락을 유발할 수 있다. 이러한 내부 단락은, 특히, 융착부(322) 하부의 일부 양극 탭들이 전극조립체(300)의 안으로 꺾여 들어가면서 유발되기도 한다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 전극조립체에서 분리막의 상부 여분을 크게 늘리는 방법이 제시되었다. 그러나, 분리막의 기계적 강도와 탄성은 인가되는 외부 충격에 비해 상대적으로 매우 작기 때문에 소망하는 효과를 발휘하기 어렵다.

또 다른 방법으로서, 전지 케이스와 전극조립체의 상단 사이의 이격 공간에 고체상의 절연체를 삽입하는 방법이 제안되었다. 그러나, 이러한 절연체의 삽입은 전지의 제조 공정상의 어려움으로 인해 실제로 적용되지 못하고 있다.

따라서, 보다 효율적인 방법으로 전지의 안전성을 담보할 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자들은 심도있는 연구와 다양한 실험을 거듭한 끝에, 리튬 이차전지에 있어서, 양극 탭 부근의 음극판의 상단 높이를 음극 탭 부근의 음극판의 상단 높이보다 더 낮게 하는 극판 형상의 변경에 의해, 전지의 낙하 또는 외부의 물리적 충격에 의한 내부 단락을 방지할 수 있음을 발견하였다. 즉, 양극 탭과 음극판 상단과의 이격 거리를 더욱 길게 함으로써, 전지의 낙하나 외부 충격으로 인해 전극 리드나 전극 탭이 극성을 달리하는 다른 극판과 전기적으로 접촉함으로써 발생하는 내부 단락을 방지할 수 있음을 발견하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이차전지는, 양극 탭 부근의 음극판의 상단 높이를 음극 탭 부근의 음극판의 상단 높이보다 더 낮게 음극판의 일부 상단에 단차가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기 이차전지는, 전지의 안전성을 향상시키기 위한 별도의 공정이나 물질 또는 부품의 추가를 필요로 하지 않고, 양극 탭 부근의 음극판 상단에 단차를 형성하는 간단한 구성에 의해, 전지의 낙하 또는 외부의 물리적 충격으로 인해 전극 리드나 전극 탭이 극성을 달리하는 다른 극판과 전기적으로 접촉함으로써 발생하는 내부 단락을 방지하여 이차전지의 안전성을 향상시키는 효과를 발휘한다.

일반적으로 적층형 전극조립체로 이루어진 전지에서, 분리막은 양극판과 음극판의 접촉에 의한 단락을 방지하기 위하여 이들 전극판보다 크게 제작되고, 양극판은 충방전시 음극판에서 간헐적으로 발생하는 리튬 이온 석출현상을 고려하여 음극판보다 약간 작게 제작되므로, 전극조립체에서 구성 요소들의 크기는 양극판 < 음극판 < 분리막의 순으로 이루어진다. 이러한 크기의 차이는, 전지의 낙하 또는 외력의 작용에 의해, 전극조립체 상단에서 전극 탭이 접촉하는 구성 요소들의 순서와도 일치한다. 따라서, 전극 탭은 그것이 양극 탭 또는 음극 탭인 것에 관계없이 양극판 보다는 음극판의 상단에 먼저 접촉할 가능성이 높다. 이러한 점을 고려할 때, 전극 탭이 음극 탭인 경우 전극조립체의 음극판과 우선적으로 접촉하므로 단락이 일어나지 않지만, 전극 탭이 양극 탭인 경우 음극판과의 우선적인 접촉에 의해 단락이 일어날 가능성이 높다. 따라서, 상기 음극판의 단차는 적어도 양극 탭 부근의 음극판의 상단에서 형성된다.

상기 "양극 탭 부근의 음극판 상단"이란, 음극판의 상단부 중 양극 탭에 인접한 부위를 의미한다. 마찬가지로, 상기 "음극 탭 부근의 음극판 상단"이란, 음극판의 상단부 중 상기 음극판으로부터 연장된 음극 탭 또는 다른 음극판으로부터 연장된 음극 탭에 인접한 부위를 의미한다.

경우에 따라서는, 양극 탭 부근의 양극판에도 그것의 상단 높이가 음극 탭 부근의 양극판의 상단 높이보다 낮게 단차가 형성되어 있을 수 있다. 이와 같이 양극판의 상단에도 단차가 형성되어 있는 경우, 단차 부위에서 양극판의 상단 높이 는 음극판의 상단 높이보다 더 높은 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 단차의 폭(높이)은, 전극판의 전체 폭을 100으로 할 때 이에 대하여 2 내지 10인 것이 바람직한 바, 단차의 폭이 2 미만이면 본 발명이 소망하는 효과를 발현하기 어렵고, 10을 초과하면, 전지의 용량감소를 유발하여 전지의 성능을 저해할 수 있다.

상기 단차의 길이는, 탭 부위를 제외한 전극판의 전체 길이를 100으로 할 때 이에 대하여 10 내지 40인 것이 바람직한 바, 단차의 길이가 10 미만이면 본 발명이 소망하는 효과를 발현하기 어렵고, 40을 초과하면, 전지의 용량감소를 유발하여 전지의 성능을 저해할 수 있다.

본 발명에 따른 이차전지는 적층형 전극조립체를 포함하고 있는 각형 또는 파우치형 전지에 바람직하며, 특히, 케이스의 기계적 강도가 떨어짐으로 인해 낙하 또는 외부의 충격에 취약한 파우치형 전지에 바람직하다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상술하지만, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.

도 4에는, 본 발명의 하나의 실시예에 따라 양극 탭 부근의 음극판의 상단에 단차가 형성되어 있는 전극판의 형상이 모식적으로 도시 되어 있다.

도 4를 참조하면, 앞서 설명한 바와 같은 이유로, 음극판(320)은 전반적으로 양극판(310)보다 약간 크고, 그 사이에 음극판(320) 보다 약간 큰 분리막(도시 되어있지 않음)이 개재되어 있다.

양극 탭(302) 부근의 양극판(310)의 상단은 그대로 두고 음극판(320)의 상단(321)에만 단차를 형성함으로써, 양극 탭(302)과 음극판(320) 상단 사이의 이격 거리가 멀어져서, 전지의 낙하 또는 외부의 물리적 충격에 의해 양극 탭(302)이 절곡되어 전극조립체와 접촉될 때 음극판(320)과 전기적으로 접촉을 방지할 수 있다.

도 5에는, 본 발명의 또다른 실시예에 따라, 양극 탭 부근의 양극판 및 음극판의 상단 모두에 단차가 형성되어 있는 전극판의 형상이 모식적으로 도시되어 있다.

도 5를 참조하면, 양극 탭(302) 부근의 양극판(310) 및 음극판(320)의 각 상단(311, 321)은 음극 탭(304) 부근의 전극판(310, 320) 상단의 높이보다 낮게 단차가 형성되어 있다.

도 6에는, 본 발명의 또다른 실시예에 따라, 양극 탭 부근의 전극판 단차에서 양극판의 상단 높이가 음극판의 상단 높이보다 높은 전극판의 형상이 모식적으로 도시되어 있다.

도 6을 참조하면, 양극 탭(302) 부근의 양극판(310)과 음극판(320)의 상단에는 도 5에서와 같이 단차가 형성되어 있지만, 그러한 단차 부위에서 양극판(310)의 상단 높이는 음극판(320)의 상단 높이보다 높다는 점에서 차이가 있다. 따라서, 도 6의 단차 구조는 도 5의 단차 구조보다 양극 탭(302)의 접촉에 의한 내부 단락을 가능성을 더욱 낮출 수 있다.

본 발명에 따른 리튬 이차전지의 기타 구성 요소들에 대해 설명한다.

본 발명의 리튬 이차전지는 상기 전극판의 상단에 단차가 형성되어 있는 구조를 포함하는 전극판, 분리막, 리튬염 함유 비수 전해액 등으로 구성되어 있다.

양극은, 예를 들어, 양극 집전체 상에 양극 활물질, 도전제 및 결착제의 혼합물을 도포한 후 건조하여 제조되며, 필요에 따라서는, 상기 혼합물에 충진제를 더 첨가하기도 한다.

상기 양극 집전체는 일반적으로 3 내지 500 ㎛의 두께로 만든다. 이러한 양극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 또는 알루미늄이나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것 등이 사용될 수 있다. 집전체는 그것의 표면에 미세한 요철을 형성하여 양극 활물질의 접착력을 높일 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태가 가능하다.

상기 양극 활물질은 리튬 코발트 산화물(LiCoO₂), 리튬 니켈 산화물(LiNiO₂) 등의 층상 화합물이나 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 화합물; 화학식 Li_{1 + x}Mn_{2 - x}O₄ (여기서, x 는 0 ~ 0.33 임), LiMnO₃, LiMn₂O₃, LiMnO₂ 등의 리튬 망간 산화물; 리튬 동 산화물(Li₂CuO₂); LiV₃O₈, LiFe₃O₄, V₂O₅, Cu₂V₂O₇ 등의 바나듐 산화물; 화학식 LiNi_1-xM_xO₂ (여기서, M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B 또는 Ga 이고, x = 0.01 ~ 0.3 임)으로 표현되는 Ni 사이트형 리튬 니켈 산화물; 화학식 LiMn_2-xM_xO₂ (여기서, M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn 또는 Ta 이고, x = 0.01 ~ 0.1 임) 또는 Li₂Mn₃MO₈ (여기서, M = Fe, Co, Ni, Cu 또는 Zn 임)으로 표현되는 리튬 망간 복합 산화물; 화학식의 Li 일부가 알칼리토금속 이온으로 치환된 LiMn₂O₄; 디설파이드 화합물; Fe₂(MoO₄)₃ 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.

상기 도전제는 통상적으로 양극 활물질을 포함한 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 50 중량%로 첨가된다. 이러한 도전제는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다. 경우에 따라서는 양극 활물질에 도전성의 제 2 피복층이 부가됨으로 인해 상기 도전제의 첨가를 생략할 수도 있다.

상기 결착제는 활물질과 도전제 등의 결합과 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분으로서, 통상적으로 양극 활물질을 포함하는 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 50 중량%로 첨가된다. 이러한 결착제의 예로는, 폴리불화비닐리덴, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 테르 폴리머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌 브티렌 고무, 불소 고무, 다양한 공중합체 등을 들 수 있다.

상기 충진제는 양극의 팽창을 억제하는 성분으로서 선택적으로 사용되며, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 섬유상 재료라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 올리핀계 중합체; 유리섬유, 탄소섬유 등의 섬유상 물질이 사용된다.

음극은 음극 집전체 상에 음극 재료를 도포, 건조하여 제작되며, 필요에 따라, 앞서 설명한 바와 같은 성분들이 더 포함될 수도 있다.

상기 음극 집전체는 일반적으로 3 내지 500 ㎛의 두께로 만들어진다. 이러한 음극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 구리, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 구리나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것, 알루미늄-카드뮴 합금 등이 사용될 수 있다. 또한, 양극 집전체와 마찬가지로, 표면에 미세한 요철을 형성하여 음극 활물질의 결합력을 강화시킬 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 사용될 수 있다.

상기 음극 재료는, 예를 들어, 난흑연화 탄소, 흑연계 탄소 등의 탄소; Li_xFe₂O₃(0≤x≤1), Li_xWO₂(0≤x≤1), Sn_xMe_{1 - x}Me'_yO_z (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me': Al, B, P, Si, 주기율표의 1족, 2족, 3족 원소, 할로겐; 0<x≤1; 1≤y≤3; 1≤z≤8) 등의 금속 복합 산화물; 리튬 금속; 리튬 합금; 규소계 합금; 주석계 합금; SnO, SnO₂, PbO, PbO₂, Pb₂O₃, Pb₃O₄, Sb₂O₃, Sb₂O₄, Sb₂O₅, GeO, GeO₂, Bi₂O₃, Bi₂O₄, and Bi₂O₅ 등의 산화물; 폴리아세틸렌 등의 도전성 고분자; Li-Co-Ni 계 재료 등을 사용할 수 있다.

상기 분리막은 양극과 음극 사이에 개재되며, 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 얇은 박막이 사용된다. 분리막의 기공 직경은 일반적으로 0.01 ~ 10 ㎛이고, 두께는 일반적으로 5 ~ 300 ㎛이다. 이러한 분리막으로는, 예를 들어, 내화학성 및 소수성의 폴리프로필렌 등의 올레핀계 폴리머; 유리섬유 또는 폴리에틸렌 등으로 만들어진 시트나 부직포 등이 사용된다. 전해질로서 폴리머 등의 고체 전해질이 사용되는 경우에는 고체 전해질이 분리막을 겸할 수도 있다.

리튬염 함유 비수계 전해질은, 비수 전해질과 리튬으로 이루어져 있다. 비수계 전해질로는 비수 전해액, 유기 고체 전해질, 무기 고체 전해질 등이 사용된다.

상기 비수 전해액으로는, 예를 들어, N-메틸-2-피롤리디논, 프로필렌 카르보네이트, 에틸렌 카르보네이트, 부틸렌 카르보네이트, 디메틸 카르보네이트, 디에틸 카르보네이트, 감마-부틸로 락톤, 1,2-디메톡시 에탄, 테트라히드록시 프랑(franc), 2-메틸 테트라하이드로푸란, 디메틸술폭시드, 1,3-디옥소런, 포름아미드, 디메틸포름아미드, 디옥소런, 아세토니트릴, 니트로메탄, 포름산 메틸, 초산메틸, 인산 트리에스테르, 트리메톡시 메탄, 디옥소런 유도체, 설포란, 메틸 설포란, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 프로필렌 카르보네이트 유도체, 테트라하이드로푸란 유도체, 에테르, 피로피온산 메틸, 프로피온산 에틸 등의 비양자성 유기용매가 사용될 수 있다.

상기 유기 고체 전해질로는, 예를 들어, 폴리에틸렌 유도체, 폴리에틸렌 옥사이드 유도체, 폴리프로필렌 옥사이드 유도체, 인산 에스테르 폴리머, 폴리 에지테이션 리신(agitation lysine), 폴리에스테르 술파이드, 폴리비닐 알코올, 폴리 불화 비닐리덴, 이온성 해리기를 포함하는 중합체 등이 사용될 수 있다.

상기 무기 고체 전해질로는, 예를 들어, Li₃N, LiI, Li₅NI₂, Li₃N-LiI-LiOH, LiSiO₄, LiSiO₄-LiI-LiOH, Li₂SiS₃, Li₄SiO₄, Li₄SiO₄-LiI-LiOH, Li₃PO₄-Li₂S-SiS₂ 등의 Li의 질화물, 할로겐화물, 황산염 등이 사용될 수 있다.

상기 리튬염은 상기 비수계 전해질에 용해되기 좋은 물질로서, 예를 들어, LiCl, LiBr, LiI, LiClO₄, LiBF₄, LiB₁₀Cl₁₀, LiPF₆, LiCF₃SO₃, LiCF₃CO₂, LiAsF₆, LiSbF₆, LiAlCl₄, CH₃SO₃Li, CF₃SO₃Li, (CF₃SO₂)₂NLi, 클로로 보란 리튬, 저급 지방족 카르본산 리튬, 4 페닐 붕산 리튬, 이미드 등이 사용될 수 있다.

또한, 비수계 전해질에는 충방전 특성, 난연성 등의 개선을 목적으로, 예를 들어, 피리딘, 트리에틸포스파이트, 트리에탄올아민, 환상 에테르, 에틸렌 디아민, n-글라임(glyme), 헥사 인산 트리 아미드, 니트로벤젠 유도체, 유황, 퀴논 이민 염료, N-치환 옥사졸리디논, N,N-치환 이미다졸리딘, 에틸렌 글리콜 디알킬 에테르, 암모늄염, 피롤, 2-메톡시 에탄올, 삼염화 알루미늄 등이 첨가될 수도 있다. 경우에 따라서는, 불연성을 부여하기 위하여, 사염화탄소, 삼불화에틸렌 등의 할로겐 함유 용매를 더 포함시킬 수도 있고, 고온 보존 특성을 향상시키기 위하여 이산화탄산 가스를 더 포함시킬 수도 있다. 본 발명에 따른 리튬 이차전지는 당업계에 공지되어 있는 통상적인 방법에 의해 제조될 수 있다. 즉, 양극과 음극 사이에 다공성 분리막을 삽입하고 거기에 전해액을 투입하여 제조할 수 있다.

양극은, 예를 들어, 앞서 설명한 리튬 전이 금속 산화물 활물질과 도전재 및 결합제를 함유한 슬러리를 집전체 위에 도포한 후 건조하여 제조할 수 있다. 마찬가지로 음극은, 예를 들어, 앞서 설명한 탄소 활물질과 도전재 및 결합제를 함유한 슬러리를 얇은 집전체 위에 도포한 후 건조하여 제조할 수 있다.

본 발명에 따른 리튬 이차전지에서 상기 양극, 음극 및 분리막의 구조는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 이들 각각의 시트를 권회식(winding type) 또는 적층식(stacking type)으로 원통형, 각형 또는 파우치형의 케이스에 삽입한 형태일 수 있다.

이상의 설명과 같이, 본 발명의 내용을 바탕으로 다양한 응용 및 변형예들이 가능할 수 있으며, 이들은 모두 본 발명의 범주에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

이상의 설명과 같이, 본 발명에 따른 리튬 이차전지는, 양극 탭 부근의 음극판의 상단의 높이를 음극 탭 부근의 음극판의 상단의 높이보다 더 낮게 하여, 양극 탭과 음극판 상단의 이격 거리를 더욱 크게 함으로써, 전지의 낙하 또는 외부의 물 리적 충격에 의해 전극 리드나 전극 탭이 극성을 달리하는 다른 극판과 전기적으로 접촉함으로써 발생하는 내부 단락을 방지하여, 전지의 안전성을 향상시키는 효과가 있다.

Claims (7)

1. 양극/분리막/음극 순서로 적층되어 있는 전극조립체를 포함하고 있는 이차전지로서, 전극 탭들은 전극조립체의 각 전극의 극판으로부터 연장되어 있고, 양극 탭 부근의 음극판의 상단의 높이가 음극 탭 부근의 음극판의 상단의 높이보다 더 낮도록 음극판 상단에 단차가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지.
2. 제 1 항에 있어서, 양극 탭 부근의 양극판에도 그것의 상단 높이가 음극 탭 부근의 양극판의 상단 높이보다 낮게 단차가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 단차 부위의 양극판 상단의 높이는 음극판 상단의 높이보다 더 높은 것을 특징으로 하는 이차전지.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 단차의 폭은 전극판의 전체 폭을 100으로 할 때 2 내지 10인 것을 특징으로 하는 이차전지.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 단차부의 길이는 탭 부위를 제외한 전극판의 전체 길이를 100으로 할 때 이에 대하여 10 내지 40인 것을 특징으로 하는 이차전지.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 전지는 적층형 전극조립체를 포함하는 각형 또는 파우치형 전지인 것을 특징으로 하는 이차전지.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 전지는 파우치형 전지인 것을 특징으로 하는 이차전지.

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